核电用大型水室封头锻造质量控制

核电用大型水室封头锻造质量控制
任维章;宋凯磊
【期刊名称】《金属加工：热加工》
【年(卷),期】2011(000)009
【总页数】2页(P9-10)
【作者】任维章;宋凯磊
【作者单位】中国核电工程有限公司采购部,北京,100840;中国核电工程有限公司
采购部,北京,100840
【正文语种】中文
蒸汽发生器（SG）是核电站核岛中一、二回路的接口。

其将一回路中反应堆产生
的热量传递给二回路，在SG中产生的高温高压水蒸气经汽水分离器干燥后驱动汽轮机、发电机进行做功。

SG在进行热交换的同时起着阻隔一回路放射性冷却剂的作用（如图1所示），水室封头部件作为一回路的容器，是SG的关键部件。

现在建核电站S G水室封头的材料多采用18MND5，生产的大概流程为：铸锭→锻造→热处理→机加工→理化试验→探伤。

由于水室封头不仅对化学成分、金相组织、冲击、拉伸性能、低温无延性转变温度有严格的要求，而且要求对精加工后锻件做100%超声检查、磁粉检测、渗透检测。

再加上水室封头形状复杂，使整个生产过程难度加大，质量风险加大。

锻造作为锻件生产的关键工序，其质量控制的好坏至关重要。

本文在介绍锻造基本任务的基础上，针对水室封头的锻造工序介绍整个锻造过程的质量控制。

水室封头锻件的原材料是大型钢锭，其内部的主要缺陷为偏析、气体、夹杂和疏松等，它们是冶金过程中的固有缺陷，只能减少不能消除。

此外，锻造有两个基本任务：一是使锻件经济地获得所需要的形状；二是使锻件具有良好的内部质量。

铸锭经过锻造后，在足够的变形程度下，可将铸锭中粗大的铸造组织打碎，分散其非金属夹杂及异相质点。

在正确选择变形方案的条件下，可使锻件的金属纤维在其截面上有正确的分布。

在较好的应力状态和一定的变形量下，可锻合其内部缺陷，提高金属的致密性。

水室封头的锻造工艺为：钢锭加热→压钳把→落料（钢锭切除量）→拔长→滚圆→镦粗。

为提高锻件内部晶粒的致密度，要求锻件的总锻造比≥3，同时，拔长和镦
粗工艺也要求往复进行多次。

水室封头锻件质量与钢锭锻前加热过程有着密切联系，在整个加热过程中，需将始锻温度的确定及加热规范的制定作为主要方面进行考虑。

生产中要通过核对工人操作记录和工件加热记录来控制锻造前加热过程。

某厂承制的方家山蒸汽发生器水室封头钢锭340t，需要操作机辅助完成其锻造工作。

检查加热记录时发现：在锻造过程中操作机故障频发，再加上生产安排等原因，从第四火回炉到起锻长达11天的时间，工件加热时间过长与工艺要求不符。

这样，长时间的保温既不经济，也可能对锻件的有效部分产生不良影响。

钢锭的大部分偏析和缩孔集中在钢锭的两端及水口、冒口。

规范中一般规定了钢锭的切除量：水口切除量≥7%，冒口切除量≥18%。

某厂水室封头锻件借鉴了日本J S W的制造方法，采用漏盘墩粗（也叫带尾墩粗）的工艺方案，其底部在第一火前后会切除，此时计算其底部切除量还不能满足工艺要求，但底部的切除要尽可能到位，以防止在墩粗过程中将沉积缺陷压进锻件内。

冒口此时并未切除，而是锻成钳把，拔长钢锭时从中间往两边拔，可将疏松区、偏析区往端部赶，最后随冒口和水口一起切除，这时钳逐渐变长，过程中要及时按工
艺要求修理钳把，防止钳把长度超出漏孔深度，锻造完成后保留一定长度的钳把和水口端切除量。

锻后热处理完成后，机加工最终切除钳把和水口端切除。

由于钢锭的切除是依据工艺分步骤进行的，所以此过程需针对具体生产过程的记录，通过计算检查其最终水口、冒口的实际切除量进行。

使钢锭的横截面积减少而长度增加的工序称为拔长（见图2）。

中心压实法（JTS）也以拔长作为中间工序。

拔长工序要遵循的条件是L0/D≥0.4，其中L0为拔长的
送进量，D为钢锭拔长前的直径。

否则L0/D＜0.4时会产生鸽穴（见图3）。

即在拔长工序时要严格控制L0/D，若拔长工序采用JTS法进行，为了达到钢锭芯部质量要求，压机下压量要足够大。

使钢锭高度减小，横截面积增大的锻造工序叫做镦粗（见图4）。

平板镦粗前钢锭尺寸应满足L1/D1≤2.5，其中L1为镦粗前钢锭的高度；D1为镦
粗前钢锭的直径。

否则将镦粗出“腰鼓形”以致镦粗失败（如图5所示）。

即镦粗时要计算L1/D1。

另外镦粗过程中要检查钢锭端面是否平整、坯料的表面
缺陷是否及时清理等，以防止缺陷进一步扩大。

SG水室封头的锻造由于其重量大、质量要求高。

对锻造工作提出了很高要求，所以做好质量控制工作就尤为重要。

通过本文的介绍，我们明确了锻造过程中重点检查的项目：
（1）钢锭是否加热到材料的最佳锻造温度并进行了适当保温，以保持钢锭内外温度均匀。

（2）墩粗时坯料端面是否平整、坯料的表面缺陷是否及时清理等，以防止缺陷进一步扩大。

（3）采用JTS法时，其下压量是否到位。

（4）始锻温度、终锻温度是否符合要求等。

除此之外，对现场设备的操作及管理等也是相当重要的。